当时，商纣王已感觉到周人对自己构成的严重威胁，决定对周用兵。然而这一拟定中的军事行动，却因东夷族的反叛而化为泡影。为平息东夷的反叛，纣王调动部队倾全力进攻东夷，结果造成西线兵力的极大空虚。与此同时，商朝统治集团内部的矛盾呈现白热化，商纣饰过拒谏，肆意胡为，残杀王族重臣比干，囚禁箕子，逼走微子。武王、吕尚等人遂把握这一有利战机，决定乘虚蹈隙，大举伐纣，一战而胜。

公元前1027年农历正月，周武王统率兵车三百乘，浩浩荡荡东进伐商。正月下旬，周军进抵孟津，在那里与反商的庸、卢、彭、濮、蜀、羌、微等方国部落的部队会合。武王利用商地人心归周的有利形势，率本部及协同自己作战的方国部落军队，于正月二十八日由孟津冒雨迅速东进。从汜地渡过黄河后，兼程北上，至百泉折而东行，直指朝歌。周师沿途没有遇到商军的抵抗，故开进顺利，仅经过六天的行程，便于二月初四拂晓抵达牧野。

周军进攻的消息传至朝歌，商朝上下一片惊恐。商纣王无奈之中只好仓促部署防御。但此时商军主力还远在东南地区，无法立即调回。商纣王只好武装大批奴隶，连同守卫国都的商军共约十万人，由自己率领，开赴牧野迎战周师。

周军先由吕尚率数百名精兵上前挑战，震慑商军并冲乱其阵脚，然后周武王亲率主力跟进冲杀，将对方的阵形彻底打乱。商军中的奴隶和战俘全无斗志，纷纷倒戈，商军迅速崩溃。纣王见大势已去，返回朝歌，登上鹿台，“蒙衣其珠玉，自燔于火而死”，商朝正式灭亡。

牧野之战是中国历史上以少胜多、以弱胜强、先制人的著名战例，也是中国古代车战初期的著名战例。它终止了六百年的商王朝，确立了西周王朝的统治，为西周时期礼乐文明的全面兴盛开辟了道路。